Пленкообразующие композиции на основе полифункциональных кислородсодержащих олигомеров тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.06, кандидат химических наук Улитин, Илья Вячеславович

• Улитин, Илья Вячеславович
• кандидат химических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат химических наук Улитин, Илья Вячеславович

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1 СИНТЕТИЧЕСКИЕ ПЛЕНКООБРАЗОВАТЕЛИ, СПОСОБЫ PIX 10 ПОЛУЧЕНИЯ, СВОЙСТВА, ПРИМЕНЕНИЕ

1.1 Олиго- и соолигодиены

1.2 Нефтеполимерные смолы

1.3 Продукты жидкофазной термоокислительной деструкции 24 высокомолекулярных соединений

1.4 Механизм пленкообразования ненасыщенных олигомеров

2 ТЕРМООКИСЛИТЕЛЬНАЯ ДЕСТРУКЦИЯ 42 ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ ПОЛИДИЕНОВ В РАСТВОРЕ В ПРИСУТСТВИИ ОКСИДАТОВ

2.1 Окислительная деструкция диеновых каучуков СКБ, СКД-К, СКИ-3 44 молекулярным кислородом в растворе углеводородов, инициированная оксидатами

2.2 Окислительная деструкция каучука СКБ в растворе олигомерного 58 продукта и углеводородного растворителя, инициированная оксидатами

2.3 Окислительная деструкция каучука СКД-К в растворе олигомерного 69 продукта и углеводородного растворителя, инициированная оксидатами

2.4 Пленкообразующие свойства продуктов окислительной деструкции 76 каучуков СКБ, СКД-К, СКИ-3 и композиций на их основе

2.5 Пленкообразующие композиции на основе СКОП и функционального 80 циклического модификатора. Композиционная олифа ПДС

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Методика приготовления оксидатов на основе высокомолекулярных 92 каучуков и растительного масла

3.2 Окислительная деструкция каучука СКБ

3.3 Окислительная деструкция каучука СКД-К

3.4 Окислительная деструкция каучука СКИ

3.5 Приготовление пленкообразующей композиции на основе СКОП и 102 функционального циклического модификатора

3.6 Приготовление пленкообразующей композиции на основе 104 деструктированнвых полидиенов и нефтеполимерной смолы

ВЫВОДЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Пленкообразующие композиции на основе полифункциональных кислородсодержащих олигомеров»

В связи с резким увеличением в стране объемов жилищного и промышленного строительства возросли потребности в высококачественных лакокрасочных материалах, в том числе в олифе. В настоящее время отечественная лакокрасочная промышленность испытывает острый дефицит в высококачественных синтетических пленкообразователях. Поэтому одной из важнейших задач является разработка новых типов синтетических пленкообразователей с улучшенным комплексом свойств на базе создания безотходных, экологичных технологических процессов с расширением сырьевой базы, области применения и снижением себестоимости продукции. Возрастающие потребности в лакокрасочных материалах с высокими эксплуатационными свойствами требуют разработки новых типов синтетических пленкообразователей с улучшенным комплексом свойств.

Актуальность работы.

Большой практический интерес представляют олиго- и соолигодиены с функциональными кислородсодержащими группами. В последнее время все большее внимание уделяется полифункциональным кислородсодержащим олиго- и соолигодиенам - продуктам жидкофазной термоокислительной деструкции высокомолекулярных полимеров, которые обладают ценным комплексом пленкообразующих свойств. Проблема разработки достаточно простых способов получения полифункциональных кислородсодержащих олигодиенов с применением доступных промышленных реагентов является актуальной.

Целью настоящей работы являлась разработка метода синтеза и рецептуры пленкообразующих композиций с улучшенным комплексом свойств с применением полифункциональных кислородсодержащих компонентов, полученных на базе многотоннажных продуктов нефтехимического производства.

Задачи исследования

1. Разработка способа получения полифункциональных кислородсодержащих олигодиенов окислительной деструкцией каучуков СКБ, СКИ-3, СКД-К с применением в качестве инициатора деструкции оксидатов полимеров. Исследование кинетических закономерностей реакции.

2. Исследование процесса жидкофазной термоокислительной деструкции диеновых каучуков молекулярным кислородом в растворе пленкообразующих (олигопиперилен или подсолнечное масло) и углеводородного растворителя в присутствии оксидатов. Разработка пленкообразующей композиции оптимального состава и свойств.

3. Разработка рецептуры пленкообразующего путем модификации олигопиперилена марки СКОП функциональными гидроксилсодержащими соединениями циклической природы — побочным продуктом производства синтетического каучука.

Научная новизна.

Впервые в качестве инициатора окислительной деструкции диеновых каучуков молекулярным кислородом в растворе использованы оксидаты полимеров. Изучены кинетические закономерности термоокислительной деструкции высокомолекулярных полидиенов (каучуков СКБ, СКД-К, СКИ-3) кислородом воздуха в присутствии оксидатов. Получены пленкообразующие композиции на основе окисленных в присутствии оксидатов каучуков СКБ, СКД-К, олигопиперилена СКОП, подсолнечного масла, нефтеполимерной смолы и исследованы их пленкообразующие свойства.

Впервые предложен метод модификации олигодиена, в частности, олигопиперилена с целью улучшения его пленкообразующих свойств с применением функциональных кислородсодержащих продуктов циклической природы. Изучено влияние модификатора на пленкообразующие свойства композиции.

Практическая значимость работы.

На основе каучука СКБ и олигопиперилена марки СКОП разработана рецептура и технология получения олифы СКБ-1 с применением в качестве инициатора окислительной деструкции оксидата. Технология рекомендована для промышленной реализации.

На основе каучука СКБ и подсолнечного масла разработана рецептура и технология получения олифы СКБ-1Н с применением в качестве инициатора окислительной деструкции оксидата. Технология апробирована в промышленных условиях на Казанском заводе СК. Выпущены 2 опытно-промышленные партии олифы СКБ-1Н (5 тонн). Продукция по всем показателям соответствовала требованиям технических условий, разработанных для олифы СКБ (ТУ 2318-033-05766764-98).

Показана возможность применения окисленного в присутствии оксидата каучука СКБ в композиции с нефтеполимерной смолой для получения пленкообразующей композиции - олифы СКБ-1С.

Разработаны технологические схемы непрерывного и периодического процесса производства пленкообразующей композиции на основе каучука СКД-К (олифы СКД) применительно к условиям производства ОАО «Нижнекамскнефтехим».

Разработана рецептура и технология получения композиционной олифы ПДС на основе олигопиперилена СКОП и побочного продукта нефтехимического производства - функционального кислородсодержащего модификатора циклической природы. Технология получения олифы ПДС характеризуется простотой изготовления, низкими затратами труда и энергии и низкой себестоимостью. На производство олифы ПДС разработана техническая документация (технологический регламент, технические условия - ТУ 2318022-48707921-2002). Получено санитарно-гигиеническое заключение о соответствии № 16.09.02.231.П.000828.04.02 от 26.04.02 г. Предполагаемый экономический эффект от реализации проекта 211810 руб / мес.

Работа по композиционной олифе ПДС удостоена гранта АН РТ на конкурсе проектов по реализации Программы развития приоритетных направлений науки в Республике Татарстан на 2001-2005 годы. Публикации.

1. Улитин И. В., Галимзянов Р. Ш., Лонщакова Т. И., Лиакумович А. Г. Термоокислительная деструкция каучука СКБ воздухом в растворе в присутствии кобальтовых солей органических кислот // Изв. вузов. Химия и хим. технология. - 2001. - Т.44. - Вып.6. - С. 30-36.

2. Галимзянов P. III., Лонщакова Т. И., Чернов К. А., Улитин И. В. Кинетические закономерности термоокислительной деструкции каучука СКБ молекулярным кислородом в среде углеводородных растворителей //Труды научно-практической конференции. Состояние и перспективы развития ОАО "Казанский завод синтетического каучука". Казань, 14-16 ноября 2001 г. - Казань: ЗАО "Новое знание", 2001.- 150 с. С. 71-82.

3. Патент № 2203904 РФ "Способ получения пленкообразующего (варианты)." Лиакумович А. Г., Лонщакова Т. И., Улитин И. В. и др. Заявл. 23.07.2001 г.

4. Решение о выдаче патента по заявке № 2002101156/04 "Композиция для покрытий." Лонщакова Т. И., Лиакумович А. Г., Улитин И. В. и др. Заявл. 8.01.2002 г.

Апробация работы.

Результаты работы докладывались и обсуждались на V международной конференции по интенсификации нефтехимических процессов "Нефтехимия -99", Нижнекамск; на Первых Кирпичниковских чтениях "Деструкция и стабилизация полимеров. Молодые ученые - третьему тысячелетию". Казань, 2000; на десятой международной конференции студентов и аспирантов "Синтез, исследование свойств, модификация и переработка высокомолекулярных соединений" - Вторые Кирпичниковские чтения. Казань,

2001; на седьмой международной научно-технической конференции "Наукоемкие химические технологии - 2001" - 2-я школа молодых ученых. Ярославль, 2001; на восьмой меджународной конференции по химии и физикохимии олигомеров "0лигомеры-2002". Москва-Черноголовка, 2002.

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из трех глав, общих выводов, библиографии - 139 наименований. Она изложена на 119 стр. основного текста, содержит 17 рисунков и 10 таблиц.

Автор выражает глубокую благодарность доктору технических наук, профессору Лиакумовичу Александру Григорьевичу за участие в постановке целей исследования и обсуждении результатов.'

Заключение диссертации по теме «Высокомолекулярные соединения», Улитин, Илья Вячеславович

ВЫВОДЫ

1. Разработан способ инициирования процессов термоокислительной деструкции диеновых каучков молекулярным кислородом в растворе с применением оксидатов.

2. Разработаны пленкообразующие композиции (олифы СКБ-1, СКБ-1С, СКБ-1Н, СКД) на основе продуктов окислительной деструкции диеновых каучуков, нефтеполимерных смол, олигопиперилена и растительного масла.

3. Разработана технологическая схема производства олифы применительно к условиям ОАО "Нижнекамскнефтехим" методом термоокислительной деструкции каучука СКД-К.

4. Разработана пленкообразующая композиция с улучшенным комплексом свойств на основе олигопиперилена СКОП и функционального кислородсодержащего циклического побочного продукта нефтехимического производства.

5. Разработана техническая документация на промышленное производство композиционной олифы.

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Улитин, Илья Вячеславович, 2003 год

1. Лонщакова Т. И., Лиакумович А. Г. Перспективы использования пиперилена.// Темат. обзор сер. промышл. СК. - М.: ЦНИИТЭнефтехим., 1982.-85 с.

2. Жидкие углеводородные каучуки / М. М. Могилевич, Б. С. Туров, Ю. Л. Морозова, Б. Ф. Уставщиков. — М.: Химия, 1983. 200 с.

3. Бабкина М. М., Крылова И. П., Сапунова Р. А. Водоразбавляемые пленкообразующие материалы на основе низкомолекулярных полдибутадиеновых каучуков// Лакокрас. материалы и их применение -1977.-№6.-С. 23-27.

4. Бабкина М. М., Добровинский Л. А., Лившиц Р. М. Пленкообразующие на основе низкомолекулярных диеновых каучуков // Лакокрас. материалы и их применение 1981. - №2. - С. 16-21.

5. Бабкина М. М., Добровинский Л. А., Мартыненкова Р. А. и др. Алкидные смолы, модифицированные олигомерами пиперилена// Лакокрас. материалы и их применение 1981. - №6. - С. 9-11.

6. Реологические свойства бутадиенпипериленового олигомера/ В. В. Работнов, Б. К. Басов, В. А. Лысанов и др.// Промышленность СК. НТРС. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1980. - №2. - С. 11

7. Ривин Э. М., Наровлянский А. К., Петров А. Н. Пути использования пиперилена// Сб. научных трудов Ярослав. Политехи, ин-та . Основной органический синтез и нефтехимия. Ярославль. - 1981. - №15. - С. 8-17.

8. Борокова Э. М., Космодемьянский Л. В., Копылов Е. П. Получение и свойства полимеров на основе пиперилена // Темат. обзор. Сер. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1983.-С.49.

9. Исследование ММР низкомолекулярных сополимеров бутадиена 1,3 с акрилонитрилом и с метакриловой кислотой /Т. С. Дмитриева, В. И. Валуев, В. Я. Фрайштадт и др. // Промышленность СК НТРС. - М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1978. - №9.- С. 10-12.

10. Молекулярные параметры низкомолекулярных гтдроксилсодержащих диеновых каучуков / Т. С. Дмитриева, В. И. Валуев, В. Я. Фрайштадт и др. // Промышленность СК НТРС. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1980. - №12.- С. 8-12.

11. Функциональность низкомолекулярного каучука СКДП Н / Т. С. Дмитриева, В. И. Валуев, С. Н. Кудряева и др. // Промышленность СК НТИС. - М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1984. - №10.- С. 4-6.

12. Григорьев А. И., Лившиц Р. М. Направления исследований в области создание лакокрасочных материалов с использованием новых видов сырья// Лакокрас. материалы и их применение 1982. - №4. - С. 26-30.

13. Ходжемиров В. А., Добровинский Л. А., Лившиц Р. М. Олигомеры 1,3 — диенов// Лакокрас. материалы и их применение 1981. - №4. - С. 26-30.

14. Бабкина М. М., Горфункель Р. Б., Семина Р.А. Заменители растительных масел в производстве лакокрасочных материалов// Обзор инф. сер. Общеотраслевые вопросы развития химической промышленности. М.: НИИТЭхим, 1980.-Вып. 7 (177).-38 с.

15. Лившиц Р. М., Добровинский Л. А.// Заменители растительных масел в лакокрасочной промышленности. М.: Химия, 1987. - 158 с.

16. Лившиц Р. М. Сокращение расхода растительных масел и повышение качества маслосодержащих лакокрасочных материалов// Лакокрас. материалы и их применение 1987. - №1. - С. 5-8.

17. Никитин Ю. H., Копылов Е. П. Низкомолекулярные полидиены и сополимеры диенов с виниловыми мономерами // Темат. обзор. М. : ЦНИИТЭнефтехим, 1972. - 63 с.

18. Шамаев В. С. Синтез и исследование некоторых производных пиперилена и пленкообразователей на их основе. Автореф. дис. канд. хим. наук. М. : ГИЛИ ЛКП, 1978.-21 с.

19. Новая олифа, модифицированная жидким полибутадиеновым каучуком и краски на ее основе/ А. Н. Бухарева, Ф. В. Самолов, А. Н. Тараканова и др.// Лакокрас. материалы и их применение 1974. - №4. - С. 9-11.

20. Олифы из подсолнечного масла, модифицированного каучуками на основе пиперилена/ В. А. Бухарева, Ю. А. Перевезенцев, А. В. Космодемьянский, О. П. Радоман // Лакокрас. материалы и их применение- 1978. №3. - С. 60-62.

21. В. А. Бухарева, M. М. Могилевич. Олифы на основе жидких сополимеров бутадиена с пипериленом // Лакокрас. материалы и их применение 1982.- №2. С. 10-11.

22. Могилевич M. М., Плисс Е. М. Окисление и окислительная полимеризация непредельных соединений. М.: Химия, 1990. - 238 с.

23. Senner G. Polymerisation de dienes conjuques aux hautes pressions. III Copolymerisation anionique du trans piperylene en miliew non polaire // Bull. Soc. chim. France. - 1965. - №10. - P. 2851-2855.

24. Nistor D., Ionesku D., Negulescu J. 1.3 Pentadiene polymerisation // Mat. Plast. - 1970. - № 3. - P. 103-107. .

25. Лившиц И. А., Денисова Т. Т. Строение полимеров пентадиена 1,3. // Докл. АН СССР. - 1968. Т. 179, №1. - С. 98-101.

26. Синтез и свойства низкомолекулярных сополимеров пиперилена и а -метилстирола/ Н. А. Коноваленко, В. В. Кривошеин, В. В. Моисеев и др. // Промышленность CK, шин и РТИ. НТИС. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1985. - №9. - С. 3-5.

27. Варданян М. А., Литвин Е. Ф., Фрейдлин Л. X. Линейная олигомеризация пентадиена 1,3 в присутствии каталитической системы C0CL2 - PPh3 -NaBH4 // Изв. АН СССР. СЕР. хим. - 1973. - №6. - С. 1423-1425.

28. Олигомеризация пиперилена и пипериленовой фракции в присутствии комплексных каталдизаторов на основе хлористого алюминия/ О. П. Атаманенко, Э. М. Нелькенбаум, Ю. Б. Ясман и др. // Нефтехимия. 1987. -Т. 27.№1. - С. 87.

29. Антикоррозионные покрытия из отходов. / Н. Р. Гильмутдинов, А. М. Екимова, В. П. Кичигин и др. // Производство и использование эластомеров. -1992. -№ 9. -С. 11-15.

30. Низкомолекулярные пиперилен а-метилстирольные сополимеры СПМС - Н для лакокрасочной промышленности/ Н. А. Коноваленко, в. В. Кривошеин, А. Г. Харитонов и др. // Промышленность СК, шин и РТИ. НТИС. - М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1988. - №10. - С. 14-15.

31. Кривошеин В. В., Полуянова Т. А., Коноваленко Н. А. Синтез модифицированных низкомолекулярных сополимеров пиперилена и а-метилстирола. // Производство и использование эластомеров. -1992. -№ 3. -С. 3-7.

32. Синтез низкомолекулярных сополимеров из отходов производства синтетического каучука на минеральных катализаторах. / С. Л. Сидоров, Н. Н. Шаповалова, А.В. Молодыка и др. // Производство и использование эластомеров. -1993. -№ 4. -С. 11-14.

33. Лабутин А. Л. Антикоррозионные и герметизирующие материалы на основе СК. -Л.: Химия, 1982. -214 с.

34. Харитонов Г. В., Веселова Л. П., Бутенко Т. Р. Исследование процесса получения пленкообразующего из отходов производства мономеров СК. // Производство и использование эластомеров. -1990. -№ 9. -С. 17-19.

35. Петров Г. Н., Калаус А. Е., Белов И. Б. Синтетический каучук. Л.: Химия, 1976.-752с.

36. Латексы, свойства, модификация, ассортимент / В. Л. Кузнецов, С. А. Штейнберг, Е. И. Краюшкина, Д. П. Трофимович // Темат. Обзор. Сер. Промышленность СК. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1984. - С. 108-109.

37. Кинетические закономерности сополимеризации бутадиена и пентадиена-1,3. Сообщение 1 / В. В. Работнов, Л. И. Батик, Б. К. Басов и др. // Промышленность СК. НТРС. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1979.- №10. - С. 5-6.

38. Молекулярно-массовое распределение соолигомера бутадиена с пентадиеном-1,3 / А. Д. Шилов, Б. К. Басов, В. В. Работнов, В. А. Котов // Промышленность СК. НТРС. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1980. - №4.- С.6-8.

39. А. с. 992546 СССР, МКИ С 08 Ь 75/04, С 08 в 18/32. Жидкий отвердительдля полиуретанового форполимера с концевыми группами / В. С. Шитов,

40. A. Л. Лобутин, Р. П. Кондратьева и др. № 3247345/ 23-05 - Б. И. - 1983. -№4.-С. 114.

41. Модификация полиизопрена бутадиен-пипериленовым олигомером с концевыми гидроксильными группами. / В. Н. Саракуз, А. Е. Реймерс, В.

42. B. Куликов и др. // Производство и использование эластомеров. -1993. -№ 12.-С. 10-13.

43. А. с. 732329 СССР, МКИ С 08 Ь 63/02. Эпоксидная композиция / В. Н. Орлов, В. И. Букатова, Б. К. Басов. №2576261/23 - 05. Заявл. 31.01.78 // Б. И. - 1980. - №17. - С.104.

44. Лонщакова Т. И., Лиакумович А. Г., Молодцов С. С. Полимеризация пиперилена, инициированная гидроперекисью этилбензола // Промышленность СК, шин и РТИ. НТИС. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1988. - №1. - С. 14-18.

45. Полимеризация пиперилена, инициированная гидроперекисью кумила / Р. М. Ливший, И. Н. Юницкий, В. С. Шамаев и др. // Лакокрас. материалы и их применение. 1982. - №2 - С. 7-9.

46. Камышина Л. Г. Радикальная сополимеризация пиперилена с виниловыми мономерами и пленкообразующие свойства полученных олигомеров. Дис. канд. техн. наук. - М.: ГИПИ ЛКП, 1984. - С.280.

47. Лонщакова Т. И., Лиакумович А. Г., Молодцов С. С. Модифицированные сополимеры пиперилена со стиролом радикальной полимеризации // Лакокрас. материалы и их применение. 1985. - №5. - С. 6-8.

48. Камышина Л. Г., Шамаев В. С., Лившиц Р. М. Кинетические особенности радикальной сополимеризации пиперилена со стиролом // Лакокрас. материалы и их применение. 1982. - №4. - С. 14-16.

49. Лившиц Р. М., Барейша А. А. Исследование процесса сополимеризации пиперилена с метакриловой кислотой // Лакокрас. материалы и их применение. 1982. - №3. С. 73.

50. Радикальная сополимеризаия пиперилена с метилметакрилатом / Л. Г. Камышина, В. С. Шамаев, Н. А. Новиков, Р. К. Клыгина, Р. М. Лившиц // Лакокрас. материалы и их применение. 1983. - №3. - С. 5-7.

51. Могилевич М. М. Окислительная полимеризация в процессах пленкообразования. Л.: Химия, 1977. - 173с.

52. Пленкообразование жидких каучуков различного строения / М. М. Могилевич, Т. А. Рязанова, Б. К. Басов, В. А. Лысанов // Лакокрас. материалы и их применение. 1981. -№4. - С. 10-11.

53. Бутадиен-стирольные жидкие каучуки как пленкообразователи / В. Б. Манеров, М. М. Могилевич, С. Д. Попова, Т. А. Ермилова // Лакокрас. материалы и их применение. — 1982. №6. - С. 7-8.

54. Лившиц Р. М., Семина Р. А., Полякова М. Н. Пленкообразование ненасыщенных олигомеров // Лакокрас. материалы и их применение. -1987. -№1.~ С. 14-16.

55. Могилевич М. М. Использование непредельных соединений с сопряженными двойными связями // Лакокрас. материалы и их применение. 1987. - №4. -С. 8-10.

56. Могилевич М. М., Абиссова Н. С., Туров Б. С. Окислительная полимеризация жидких цис-бутадиеновых каучуков // Высокомол. соед. — 1976.-Сер. А. 18,№6.-С. 1365-1370.61